短程反硝化-厭氧氨氧化在廢水中的應(yīng)用進展

吳莉娜，王春艷，閆志斌，李進，蘇柏懿

(1.北京建筑大學(xué)環(huán)境與能源工程學(xué)院，北京 100044；2.北京建筑大學(xué)城市雨水與水環(huán)境教育部重點實驗室，北京 100044)

目前，城鎮(zhèn)生活水平的提高增大了污水廠的處理負荷，污水廠的二級出水和工業(yè)生產(chǎn)等硝酸鹽濃度也較高[1-3]，與此同時，排放標(biāo)準(zhǔn)也在不斷提升完善。國家對城鎮(zhèn)污水中的總氮(total nitrogen,TN)排放量控制在15 mg/L(GB18918—2002)，同時地方標(biāo)準(zhǔn)對氮的排放也有更明確的要求[4-5]。面對日益提高的排放標(biāo)準(zhǔn)，傳統(tǒng)的硝化反硝化工藝需增加曝氣量和碳源量來達到標(biāo)準(zhǔn)，這不僅增加能耗，還增加運行成本[6]。故需要探尋能耗更低的工藝來滿足更高要求的氮排放標(biāo)準(zhǔn)。

1 短程反硝化-厭氧氨氧化工藝的作用機理

短程反硝化耦合厭氧氨氧化(PD/A)：

(1)

短程反硝化(PD)：

(2)

2 短程反硝化-厭氧氨氧化工藝系統(tǒng)的微生物群落分析

2.1 短程反硝化微生物群落分析

2.2 厭氧氨氧化菌屬分析

目前，厭氧氨氧化菌在海洋、湖泊和污水等環(huán)境被發(fā)現(xiàn)。現(xiàn)已有6種ANAMMOX菌屬被發(fā)現(xiàn)在自然環(huán)境中，分別是CandidatusBrocadia、CandidatusKuenenia、CandidatusScalindua、CandidatusJettenia、CandidatusAnammoxoglobus和CandidatusAnammoximicrobium[27]。Han等[28]表示Brocadia和Kuenenia兩種菌屬在實際污水的處理中占主導(dǎo)地位。在實際工程中，因ANAMMOX菌的生長周期較長，對環(huán)境的要求非常嚴格，使得其培養(yǎng)富集較為困難。雷欣等[29]關(guān)于鐵離子對ANAMMOX的影響進行了闡述，表示鐵離子不僅能增加ANAMMOX功能菌的豐度，還能促進其他脫氮生物的生長。Wang等[30]表示ANAMMOX菌與化學(xué)需氧量(chemical oxygen demand, COD)濃度的增加呈負相關(guān)趨勢，用實驗和模擬兩種方式來證實，當(dāng)COD濃度低于55.7 mg/L時，ANAMMOX反應(yīng)的貢獻率達到了80%，而當(dāng)COD濃度為220～300 mg/L時，ANAMMOX的貢獻率降至50%。宋慧赟等[31]表示耐鹽度隨著ANAMMOX菌的不同而不同，但當(dāng)鹽度超過30 g/L NaCl時，系統(tǒng)的脫氮能力也開始下降。王曉曈等[32]表示CandidatusKuenenia菌在粒徑為2.8～4.75 mm時豐度最高。周蒙蒙等[33]在溫度對ANAMMOX反應(yīng)脫氮性能影響的探究中表明，ANAMMOX的活性受溫度的波動影響較大，而經(jīng)過低溫馴化的細菌對溫度的波動適應(yīng)性較強。由此可知，ANAMMOX菌的生長環(huán)境是至關(guān)重要的，故還需進行深入研究，以使其更高效地應(yīng)用于工程實踐中。

2.3 耦合系統(tǒng)的不同菌屬的協(xié)同作用

3 影響因素

3.2 C/N

3.3 pH

4 研究應(yīng)用

4.1 垃圾滲濾液

4.2 城市生活污水

4.3 硝酸鹽廢水

4.4 其他污水

5 工程應(yīng)用

世界上第一座以ANAMMOX為核心工藝的污水廠經(jīng)3.5年于荷蘭鹿特丹啟動運行；奧地利Strass污水廠是世界上第一座以好氧反氨化為核心工藝的ANAMMOX裝置，它經(jīng)過了3年啟動成功，去除率達到了85%以上，出水中的TN小于5 mg/L[70]。

圖1 工藝流程示意圖[72]

6 展望